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Evolución dirigida en bacterias para el diseño de proteínas específicas

Los métodos actuales de síntesis de proteínas presentan una capacidad limitada. Investigadores financiados con fondos comunitarios emplearon la bacteria Escherichia coli con el objetivo de producir de manera selectiva proteínas para aplicaciones industriales y sanitarias.
Evolución dirigida en bacterias para el diseño de proteínas específicas
Para ello, los investigadores del proyecto DESB (Directed evolution in vivo enabled through genetic circuits in a synthetic biology approach) desarrollaron un nuevo método. Estos decidieron emplear E. coli como sistema de mutagénesis in vivo para producir proteínas con una calidad óptima y propiedades específicas deseadas. Además, se empleó un método de biología sintética para desarrollar circuitos genéticos a fin de comprobar la tasa de mutagénesis y garantizar la eficacia de la selección.

En primer lugar, el equipo de DESB desarrolló y evaluó el método Biopart de ensamblaje estándar para la clonación idempotente (BASIC) para producir circuitos genéticos de alto rendimiento. Este método de unión de ADN potente, versátil y sencillo permite el ensamblaje tanto de siete piezas de ADN, con una precisión récord del 90 %, como de cuatro piezas de ADN, con una precisión del 99 %. La ventaja de este método es su modularidad, ya que permite a los investigadores desarrollar bibliotecas exhaustivas y universales de piezas de ADN y compartirlas de manera fácil. El método BASIC puede emplearse para codificar un promotor, sitos de unión ribosomal, variantes génicas, y bibliotecas de marcadores de proteínas.

Los investigadores emplearon la técnica BASIC para desarrollar circuitos genéticos que actúan como controladores del sistema de mutación genético. Estos lograron demostrar con éxito la capacidad para modificar de manera específica genes diana dentro de una célula viva, como puso de manifiesto la desaminación de citosina en uracilo. Además, se modificó el gen que codifica para la proteína verde fluorescente (GFP) con el propósito de determinar el efecto de las mutaciones en la fluorescencia.

Las actividades de DESB tienen un carácter innovador, ya que han permitido sentar las bases para desarrollar un sistema con capacidad de autorreproducción y autoevolución destinado a la producción de proteínas de interés a escala industrial. Esto debería ayudar a fomentar la investigación de la diversidad mutacional y permitir la selección y la optimización de proteínas mediante el empleo de circuitos genéticos in vivo. Las aplicaciones potenciales incluyen la producción de nuevos compuestos químicos, combustibles sostenibles y nuevos tipos de materiales ajustables.

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Palabras clave

Evolución dirigida, síntesis de proteínas, DESB, circuitos genéticos, mutagénesis
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